一种木质纤维微纳化干法加工粉碎装置、生产塔

本发明属于木质纤维加工装置领域，具体涉及一种木质纤维微纳化干法加工粉碎装置、生产塔及系统。背景技术：1、植物光合作用产生的生物质资源包括淀粉、木质纤维等天然高分子材料。其中，木质纤维是自然界中储量最丰富的生物质资源，广泛分布在农业秸秆、树木林草中，具备来源广、可再生、可降解、非粮化等特征。一直以来，对于木质纤维的研究吸引了科学界包括化学、物理、生物、材料等多学科、多领域的相关学者的广泛关注，并且推动了木质纤维功能材料的规模化应用，如造纸、纺丝、生物基塑料和生产化学品等。木质纤维内部分布紧密的网状氢键结构，分子间强结合力导致木质纤维微纳化分离需要较大能量使其分离。2、目前，木质纤维微纳化制备多为湿法加工包括化学法、生物法、机械法等，将木质纤维浸润在溶液中进行微纳化加工，以上方法存在环境污染、能耗较高、生产效率不足等问题。因此，如何能够利用干法机械加工装置，绿色且高效地制备含木质素的微纳化木质纤维粉末，具有重要的意义。3、在公开号为jp2020199498a的专利申请中，公开了一种粉碎装置、粉碎方法及自由基化木质纤维素微粉的制造方法，该专利属于干式加工木质纤维的方法，本专利的粉碎方法是使用干式粉碎机粉碎源自木质纤维素的生物质的粉碎方法,其中从外部流入臭氧气体,并且利用流入的臭氧在臭氧气氛下粉碎源自木质纤维素的生物质。其中，其公开的粉碎装置中所述粉碎介质为圆柱形粉碎容器内沿轴向堆叠排列的多个圆盘状或环状粉碎介质,流入部分为所述圆柱形粉碎介质。它是设置在容器端面或外周面的喷嘴,用于向圆柱形研磨容器内注入或排放臭氧气体,通过研磨介质的滚动,圆柱形研磨容器中的木质纤维素来源的木质纤维素通过增加生物质的高冲击力，但是该装置必须在充入臭氧的环境下进行粉碎，但臭氧不能重复使用，增加了粉碎的成本。该装置不能直接控制粉末的粉碎大小，且尺寸难以达到微纳级别。且该装置尺寸过小，难以进行大批量生产，且在运行过程中，由于研磨介质的高速滚动，其损耗也随之升高，且研磨介质更换较为困难。4、在专利cn202111662522.4中，公开了一种木质纤维粉碎系统，包括主箱体，所述主箱体内设有蒸发腔，所述蒸发腔下壁转动设有转轴，所述转轴外圆面固定连接有转板，所述蒸发腔下壁内固定设有角度电机，所述转轴下端动力连接于所述角度电机，所述蒸发腔前后两壁之间左侧转动设有左转轴，所述左转轴外圆面固定设有左转带轮，所述蒸发腔前后两壁之间中心两侧转动设有从动轴和带动轴，所述从动轴外圆面固定设有从动带轮，所述带动轴外圆面固定设有带动带轮，所述蒸发腔前后两壁之间右侧转动设有右转轴，所述右转轴外圆面固定设有右转带轮，所述左转带轮与所述从动带轮、所述带动带轮与所述右转带轮之间绕设有皮带，所述蒸发腔上侧两端固定设有挡尘板，所述挡尘板上侧设有开口向上的预留腔，所述挡尘板中心固定设有转动壳，所述转动壳上半部分位于所述预留腔内，所述转动壳下半部分位于所述蒸发腔内，所述转动壳内设有旋转腔，所述旋转腔前后两壁之间转动设有隔离板，所述隔离板内设有烘干腔，所述转动壳上壁左右两侧固定设有对称的挡板，所述挡板上侧设有开口向上的碎料腔，所述挡板内设有通道且所述碎料腔与所述旋转腔通过所述通道连通，所述转动壳上端面固定设有支柱，所述支柱上固定设有刀片，所述主箱体前后两壁之间转动设有纵向排列的输入轴，所述输入轴外圆面固定设有细辊，所述细辊相邻两轴之间相对转动，所述细辊上侧左右两壁之间转动设有横向排列的支撑轴，所述支撑轴外圆面固定设有粗毛辊。但是该专利中的装置，刀片20横向放置，当刀片快速转动时，重量较轻的木质纤维素粉则会被向上吹起，达不到粉碎的效果。且该装置多为带传动与链条传动，在高速传动时，其传动效率不稳定。且该装置不能直接控制粉末的粉碎大小，且尺寸难以达到微纳级别。且该专利装置设有烘干装置，但没有冷却装置，则使设备长时间处于高温状态，影响设备的运行，减少设备的寿命。技术实现思路1、本发明针对现有技术中木质纤维粉碎过程中存在的问题，对现有的研磨机进行创新，突破现有的专业配套设备不足，突破现有的研磨机转速不足，不能研磨出更细的微粒，本发明公开了一种木质纤维微纳化干法加工粉碎装置、生产塔及系统，使木质纤维无需溶液浸润高效加工为微纳尺寸的粉末状物质。2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：3、第一方面，本发明提供了一种木质纤维微纳化干法加工粉碎装置，包括半封闭的环形粉碎空腔，在所述的环形粉碎空腔内填充有导电微粒和木质纤维；在环形粉碎空腔的外圈沿着其周向方向上套装有多个电磁驱动装置，在形粉碎空腔的内圈设置有引力装置，所述的电磁驱动装置驱动导电微粒按照设定的速度在环形粉碎空腔内运动，所述的引力装置产生的引力用于抵消导电微粒圆周运动过程中形成的离心力，使导电微粒能够在空腔内快速作圆周运动，并与木质纤维颗粒发生碰撞，以实现木质纤维破碎。4、上述的导电微粒的强度及硬度远高于木质纤维，高速的导电微粒与木质纤维碰撞以实现木质纤维破碎。5、作为进一步的技术方案，所述的电磁驱动装置包括多个加速磁铁，在每个加速磁铁上均缠绕有加速磁感线圈。6、作为进一步的技术方案，所述的加速磁铁为一个环形，每个加速磁铁套装在粉碎空腔上，多个加速磁铁沿着粉碎空腔的圆周方向均匀布置。7、作为进一步的技术方案，所述的引力装置包括沿着粉碎空腔内圈的径向方向布置的多个引力磁感线圈，所述的引力磁感线圈上缠绕在导体上，引力磁感线圈为可变磁场的电磁线圈。导电微粒速度发生变化，引力磁铁的磁力大小随之变化，以抵消导电微粒的离心力。8、作为进一步的技术方案，在环形粉碎空腔的外圈或/和在引力装置上设置有冷凝装置9、作为进一步的技术方案，所述的冷凝装置为一个环状结构，且套装在环形粉碎空腔的外圈，冷凝装置与环形粉碎空腔的外圈之间封闭。10、作为进一步的技术方案，还包括用于检测导电微粒运动速度的测速装置，所述的测速装置与引力装置的控制系统相连。11、作为进一步的技术方案，所述的控制系统还与电磁驱动装置相连，控制电磁驱动装置。12、作为进一步的技术方案，在环形粉碎空腔的上方还设置有上锥形盖，上锥形盖将从上方落下的木质纤维颗粒散落至环形粉碎空腔。13、作为进一步的技术方案，所述的环形粉碎空腔的顶部开环形落料口，底部开环形进料口。14、第二方面，本发明还提供了一种生产塔，包括上述的粉碎装置和筒体、出料管、上升分离管、进料管、进气管和支架；15、筒体的底部通过支架支撑，且进料管和进气管从筒体底部向上进行进料和进气，支架上方安装所述的换粉碎装置，换粉碎装置的上方设置上升分离管，所述的上升分离管与出料管相连。16、作为进一步的技术方案，在上升分离管上设置有第一静电消除器。17、作为进一步的技术方案，所述的进气管的风力能使物料上升至上升分离管，且进气管间隙式供气。18、作为进一步的技术方案，在筒体上设置有第二静电消除器。19、作为进一步的技术方案，所述的磁力粉碎装置在筒体上可拆卸式安装。20、第三方面，本发明还提供了一种木质纤维微纳化干法加工系统，包括依次串联的多级生产塔，多级生产塔按所能粉碎的粒径大小依次串联。21、作为进一步的技术方案，沿着随着木质纤维的前进方向，各级生产塔的磁力粉碎装置中的导电微粒粒径逐级减小。22、作为进一步的技术方案，还包括安装在最后一级生产塔进料管上的微波膨化装置。23、作为进一步的技术方案，所述的微波膨化装置包括出料管、微波震动加热装置、排气管和进料管，所述的微波震动加热装置的一端设置进料管，另外一端设置出料管，顶部设置排气管。24、本发明提出的关木质纤维微纳化干法加工的机械装置，使木质纤维无需溶液浸润高效加工为微纳尺寸的粉末状物质，25、上述本发明的实施例的有益效果如下：26、1.本发明提出的磁力粉碎装置，采用磁力破碎的办法，利用磁力加速，将微导电微粒加速到很高的速度，利用导电微粒与木质纤维颗粒的碰撞，将硬度更低的木质纤维破碎，制备效率高，破碎效果好，粉碎目数由原来的200-300目，提升到了1000目以上，粉碎速度由10分钟，缩短至2分钟；本发明采用磁力粉碎实现木质纤维的微纳加工，利用电磁能对木质纤维进行破碎，相较于传统机械切割或机械研磨破碎，能量利用率由10％提高到50％；磁力粉碎中不同大小的导电微粒，可以使不同物料所要求不同的粒度进行充分的粉碎，获得微纳尺寸的木质纤维颗粒；磁力粉碎中引力装置利用电流的动态变化控制引力输出，以抵消磁体圆周运动的离心力，使磁体在空腔中间位置运动而非贴壁运动，可有效发挥磁体动能与木质纤维颗粒碰撞剪切，从而使木质纤维颗粒发生破碎；根据不同种类的木质纤维物料的硬度，本发明中的磁力粉碎装置可通过调节电流的大小来满足不同物料粉碎的程度，控制性能好，易实现自动化控制；磁力粉碎装置中所放置的静电消除装置，可以把粘结在空腔壁上的物料粉末分离下来，使得物料可以充分地进行粉碎，也使得物料能够更好地分离出来；27、2.本发明提出的生产塔的进气管采用间歇式吹气的方法进行不同大小粉末的分离，同时间歇式吹起法可以利用重力作用实现不同粒径大小颗粒的分离，且采用间歇式，可以降低设备耗能。28、3.本发明的粉碎系统能够进行分级粉碎，通过多个搭配组合的生产塔逐级粉碎，利用不同生产塔中不同的粉碎装置，逐级减小木质纤维颗粒的大小，以产出不同粒径大小的木质纤维粉末；该机械装置可实现连续化生产，木质纤维物料进入第一级生产塔直至生产出满足要求的微纳尺寸的木质纤维颗粒，中间无需搬运和转场，可实现连续化生产；整体布局中，微波膨化装置在微纳粉碎最后粉末到达100μm的尺寸的生产塔前布局，使微米颗粒膨化涨大，有利于进一步磁力粉碎为纳米颗粒。